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【实战经验】从零开始使用 CubeMX 创建以太网工程  

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zero99 发布时间:2016-12-19 13:28
前言
% @  S' W+ J* L9 Q& y3 F5 k$ i在前面一篇文章中,介绍了如何使用CubeMX来建立一个简单的TCPEchoserver工程。但是在新建CubeMX项目时,是通过直接选择ST的开发板的方式实现的。对于大多数实际的开发场景,可能并不是在ST的开发板上进行的,所以在这篇文章中,我将介绍如何从零开始建立一个以太网工程。1 |) D2 z) W: y# }" N7 c
今年ST推出的Nucleo-144板子上集成了以太网接口,所以在本文中,将以STM32F746-Nucelo板为例,通过CubeMXv4.18来新建一个TCPEchoserver的程序。
3 R# \$ U" l3 e" @( p- j& Z

2 y8 G+ ?# q$ l0 n6 r
用CubeMX建立基于STM32F746-Nucleo的工程
2 v- s6 \" F; o5 T用CubeMX进行初始化配置5 n/ u; ^) b* |8 E0 N0 W
这回我们直接选择STM32F746-Nucleo板上对应的芯片STM32F746ZGT6U,而不是选择STM32F746-Nucleo板。$ r- C9 L  K, `
1. 新建一个Project,在向导中选择STM32F746ZGT6U。
31.jpg
( X2 q7 N, s( D* j8 P: K
这个时候我们看到的还是一个空的工程。如下图:
32.jpg
" A( |7 K8 S6 ~; r! h2.外设使能,引脚配置
0 P$ N* o* V9 ~/ \$ P  j  m0 }% R2.1以太网外设引脚配置
9 F( U- q  Y  O1 U, z  cNucleo-144板上用的PHY LAN8742A,RMII接口。在Cubemx中使能ETH外设,选择RMII接口。Cubemx会自动配置对应的以太网接口。如下图:
33.jpg   Q) U1 \' r# ]+ {
STM32的很多引脚都有复用功能,同一个功能也可以remap到不同的引脚。所以这里要记得将CubeMX自动配置的引脚和实际电路中使用的引脚进行对比,保证是一致的。
  M' e2 B( k+ A9 _+ w从UM1974中可以找到Nucleo-144板上以太网引脚分配表。对比这张表格和CubeMX的默认配置,会发现PB11,PB12引脚在STM32F746-Nucleo板中没有用做以太网的接口,而是用作其他用途了。; R* ]3 I' r9 j" ~& q
STM32F746-Nucleo上的引脚分配:
34.jpg ) I* W: S/ m/ U% `6 c0 o
CubeMX的默认分配:
35.jpg
0 b) W0 O* u/ |# J# T* v# }在Cubemx中修改引脚配置:
修改方法见下图,用同样的方法配置PG11和PG13。配置PG11和PG13后,对应PB11和PB12会自动清除之前的配置,以免冲突。
36.jpg
1 d; _7 E! E4 k' x. A# ~到现在位置,已经将所有的GPIO口都配置好了。/ w. y2 ?+ R' P$ n. O
在Configuration页面中,还可以看到所有配置的GPIO。并可以做进一步的配置,这里就先用默认的设置。
37.jpg
+ \. Y3 C) d" E( V6 S+ s& t2.2使能LwIP协议栈
: c  X& m' P1 P& @4 l# w+ `在这个工程内,我们会用到LwIP协议栈,所以还需要在这一页的Middlewares部分将LWIP勾选上。之后就可以在Configuration页面对LWIP协议栈进行配置了。
38.jpg 5 k+ i) b% w$ ^; m! @# h

! T% f" g, u2 t- ~6 e' z3.时钟配置0 t+ f: i& t; M* T5 s/ h# Q
接下来进行时钟配置。CubeMX默认系统时钟16MHz,但以太网外设需要至少25MHz的系统时钟,所以这里会看到Clock Configuration页面显示
38.1.jpg
0 Z" ?, B0 E: d* ?" [# d2 D打开Clock Configuration页面会自动跳出一个提示框,可以选择让CubeMX来帮你自动调整时钟配置,也可以自己手动进行调整。这里,我选择让CubeMX自动配置,CubeMX会自动将时钟配成216MHz。
39.jpg 2 u. C1 ^( q: T' m
4. 配置以太网参数
* l7 o4 v4 A3 c0 i" C2 _
在Parameter Settings页面,可以配置MAC地址,PHY的地址,是否进行自动协商等。: c/ W+ P0 l' d
这里,我们设置了MAC地址为本地地址02 :00 :0 :00 :00 :00。LAN8742a的PHY地址由上电时PHYAD0的状态决定。根据STM32F746-Nucleo板的原理图,设置PHY地址为0。
0 b+ z- u3 ~7 S# _% Z! D" i
41.jpg . N7 q( N! E. {3 B7 Z
接收数据的模式有轮询和中断两种方式,中断方式需要和操作系统一起使用,这里我们没有使用任何操作系统,所以在RX Mode这一项只能选择Polling Mode。
" T4 H$ m! a7 H最后一项是”TX IP Header Checksum Computation”,STM32的MAC控制器可以在发送数据时自动添加IP数据报的checksum,如果需要这项功能,就将这一项设置为“By hardware”
* z9 x' H" h6 A: y在Advanced Parameters页,可以根据所用的PHY修改寄存器的地址和一些MASK的设置。因为STM32F746的两款开发板上用的都是PHY LAN8742A,所以CubeMX中默认的配置是以LAN8742A为例进行设置的。所以这里,我们不需要做任何修改就可以直接用。但如果是其他的PHY,可以在PHY这一项选择“user PHY”,然后根据所用PHY的数据手册,配置下面的参数,对于部分无法通过CubeMX进行配置的参数,需要手动的修改代码。将有冲突的地方删除,或者添加某个功能。
& v% x2 ]# c# R* `& JAdvanced Parameters页分为三个部分:
2 B& v" R$ s7 O5 S· External PHY Configuration 。复位延时,读/写超时的参数设置
  o, r$ @5 J3 \+ j- N" z7 @3 I% C· Common :External PHY Configuration。PHY的基础寄存器配置,这部分寄存器对于大部分PHY都是相同或类似的。
) ?/ E' z7 {$ p· Extended :External PHY Configuration。 PHY的扩展寄存器配置,这部分对于每个PHY都是不一样的。如果是使用非CubeMX默认的PHY,这部分内容需要特别注意。
42.jpg 5 V; g7 v: ]3 w+ F, U
4. 修改LWIP的参数
& H6 H( F9 ^6 f* x$ @3 y配置好以太网的参数后,点击OK,回到CubeMX的配置界面。选择LWIP继续进行参数配置。
43.jpg $ g0 A3 r& h4 l, L" t
首先是GeneralSettings页面,在这里我们可以看到LWIP的版本号。配置IP地址信息,可以选择通过DHCP的方式动态分配IP,也可以分配一个静态的IP地址。这里,我们选择配置静态的IP地址192.168.0.10,子网掩码255.255.255.0,网关192.168.0.1。ICMP协议打开,因为我们用的是TCP协议,所以把UDP协议关掉。& c' }" q( c2 T. w* V6 t& u) a" O
不用担心不知道每项参数是做什么用的,选择每一项参数后都会在窗口的底部显示该项参数的解释。
44.png $ R" f* p: ~% p1 B1 |7 r. J
在Key Options这一页里,有更多的参数可以配置。关于接收/发送内存的配置也是在这里。选择右上方的“Show Advanced Parameters”后,还有更多的参数配置项。这里,我们也可以不做修改,使用默认值。CubeMX中每个参数项的名称和代码中的名称相同,这样也方便了在代码中进行查找。
45.jpg . c5 V' }) y+ S( b3 e% _
到此为止,我们在CubeMX中需要做的配置就全部完成了。选择Project——>Generate Code,生成初始的工程。
46.jpg

- `$ v% k# J5 |添加用户代码
6 |3 e  T( Q0 i6 r用IAR打开前面已经生成好的工程。我们还需要两步就可以完成一个简单的TCP EchoServer程序了。: q6 v3 x" n0 s$ g- K4 O  H1 |+ G
1.新建tcp_echoserver.c文件,在tcp_echoserver.c里要做下面这几件事情:+ o. G9 p9 S* Z2 [
1)新建一个tcp_echoserver_pcb(调用tcp_new函数);
  Q3 e) |3 }' v% o5 O- d2)将新建的tcp_echoserver_pcb与要监听的端口绑定(调用tcp_bind函数)
5 Q+ S! F4 ]9 I3)转成监听状态(调用tcp_listen函数)
- u8 O9 {( z- j' }1 \4)注册回调函数tcp_echoserver_accept,当有新连接建立后会调用该函数(调用tcp_accept函数)- U$ G3 @' \# E7 D  S1 e
5)注册回调函数tcp_echoserver_recv,当该连接接收到数据后会调用该函数(调用tcp_recv函数)
0 t9 ~& r( x, u# h) Z. A6)完成tcp_echoserver_recv函数,在该函数内,将收到的数据再发出去。
( d& I% q: E. a4 C需要注意,本文的目的是示例如何用CubeMX建立一个简单的TCP EchoServer程序,所以考虑的都是最基本简单的情况。比如,在回发数据部分,我们假设Client发来的数据都在一个Pbuf的大小以内。
: k6 o9 v; t! S- i完成tcp_echoserver.c后,将其加入到工程项目中。
47.png

* o1 W+ y( a8 c1 b0 O: h/ a2. 在main函数中添加tcp_echoserver_init(),在while(1)中添加MX_LWIP_Process()查询接收数据。记得要将代码加在/*USER CODE BEGIN*/和/*USER CODE END*/之间,这样才不会在下次用CubeMX生成代码时被覆盖掉。
48.jpg
; g/ N' J5 n. j6 V% g6 q* k一个简单的TCP Echoserver程序就完成了。

$ S7 E0 {' b" Q3 S, Z2 z+ q' E0 |测试结果
5 f; l* i# w: Z我们来看一看ping测试和TCP测试工具的结果. y4 X. q, k; c2 D( Y
1. 通过电脑(192.168.0.11)ping STM32F746-Nucleo板(192.168.0.10)
49.jpg 5 D4 t7 K8 w% L
2.通过TCP测试工具模拟客户端,向STM32F746-Nucleo板发一串数据。
50.jpg : e) m2 D% u) O! B

- k) R8 w7 \+ k4 Z7 U4 P& V
% o4 R/ Y) ^* q' D
! J: Z3 @  {" z3 f4 q测试结果说明我们刚刚建立的TCP EchoServer程序已经能正常工作了。
, D$ z9 K. E: T4 k' J
' g) T! b! E$ H0 g3 K4 ~
STM32CubeMX下载地址:
STM8CubeMX下载地址:

3 p4 }# ?9 X. P1 a- J( o

0 J; z1 x7 o: t" C, `
( N7 d7 k# \7 C% G
# ~$ j9 `" E. w! W

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sqmonkey-139632 + 1 赞一个!

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1 收藏 11 评论26 发布时间:2016-12-19 13:28

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26个回答
群星闪烁 回答时间:2017-7-22 17:33:54
抱歉,问题解决掉了,按照您上面的步骤生成的代码是没有问题的,至于PHY的寄存器偏移值及MASK,在此次这样配置下是无所谓的,用默认值即可。这些寄存器的值是用于检测连接参数及连接状态的,此次没有用到这些功能。
- K) U( q; K0 a7 A之前的问题,是我没有配置PD3,这儿引脚为PHY的引脚复位,现在一切正常。谢谢

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参与人数 1ST金币 +5 收起 理由
zero99 + 5 谢谢支持

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群星闪烁 回答时间:2017-7-22 12:39:19
您好楼主,根据您的这个帖子及近期的以太网培训,在学习以太网。用您上面的步骤发现在现在的cubemx版本V4.21.0中有一些配置页面不同,我用的是原子的F407的板子,PHY是LAN8720A,比对LAN8742A与LAN8720A两者的数据手册,发现寄存器是完全兼容的,按照上面的流程配置CUBEMX生成工程后,能得到IP地址,但是无法PING通。且CUBEMX 在PHY status register Offset 中有错误,数据手册上的寄存器偏移值为31,但是Cubemx给出的是0X10,且掩码也错误。 QQ截图20170722123726.png
" \) \1 [: P! M9 c而且 Rx mode  只能选择 Polling mode  不能选择中断,原子的例子里面是采用中断的。6 N3 e' A7 j+ H3 N0 u' ]
想请问下我是什么地方没注意?或者最新Cubemx哪里需要配置?  谢谢9 H* q. v' i: E1 D# C
sqmonkey-139632 回答时间:2017-12-27 16:06:26
我用的F207,PHY用的RTL8201BL,MII接口,按照楼主的顺序一直弄下来,只发现PHY的100MLED灯亮了,ping不通。想问下,这种方式是不是不需要自己去修改定时器相关的代码了,LWIP在MX的配置下就应该把相关的定时器配置好了吧。5 k1 G; u& C5 {6 A, {( m

% R9 c& g6 @4 P% Q另外,楼主所用的PHY和我用的在寄存器上没啥大的区别,因为在PHY configuration配置界面里面,能改的寄存器就是0x00,0x01,0x10,其他参数不是寄存器相关的吧?所以这个配置界面里面只有PHY地址不一样,我的地址是0X1F,其他都一样,但就是ping不通。
: ^# F* ?8 H. ?& r! \: b1 }' {, O+ D( V& @0 ]8 ^& k8 ^& n+ V; m
麻烦楼主指点一二啊。
jackten 回答时间:2016-12-19 14:38:35
谢谢分享                                 
Paderboy 回答时间:2016-12-19 15:26:23
学习。。学习;;;
霹雳之火 回答时间:2016-12-19 16:31:04
cubeMX配置功能真的好强大
datouren 回答时间:2017-2-15 10:10:02
不赖  不赖
netlhx 回答时间:2017-6-8 19:23:53
小破出品,必属精品!
斜阳 回答时间:2017-6-8 19:24:30
我来学习lwip了
epochal 回答时间:2017-6-9 07:17:08
学习学习,谢谢版主!
队长shiwo 回答时间:2017-7-20 09:36:41
破总,有LAN8742A手册的吗
zero99 回答时间:2017-7-20 18:01:59
队长shiwo 发表于 2017-7-20 09:36
4 g& T: o" @9 ~破总,有LAN8742A手册的吗
" D) Y0 r1 T- p
是ST MCU吗  怎么没听过
zero99 回答时间:2017-7-20 18:02:24
netlhx 发表于 2017-6-8 19:23
- V7 X4 t' R1 k9 w" p! _2 }4 K小破出品,必属精品!

3 m) l' M4 p* T) K岂敢岂敢,特别是在N神面前
队长shiwo 回答时间:2017-7-20 20:25:03
zero99 发表于 2017-7-20 18:01
8 d8 g" i, x6 P& q& P8 E是ST MCU吗  怎么没听过

9 K  K: E) `- t* V不是,是stm32nucleo板的PHY,我搜到的都是微芯的,不知道是不是,IC上的丝印不是微芯的商标的
epochal 回答时间:2017-7-20 20:37:42
学习了!
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